实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系

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1、甘运雄实验二探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验目的I．培养学生用所学知识探究物理规律的能力．2．探究弹力和弹簧伸长的关系．3．养成用图象法处理实验数据的习惯．二、实验原理1．如图实-2-1所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长．平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．2．用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来．根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系．三、实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三

2、角板、坐标纸、重垂线．四、实验步骤与数据处理1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度L0，即原长．2.如图实-2-2所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长L并计算钩码的重力，填写在记录表格里．3．改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次．4．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线．5．以弹簧的伸长量x为自变量，写出曲线所代表的函数．首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数．6．得出弹力和弹簧伸

3、长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数(斜率K)的物理意义．甘运雄五、注意事项1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度．要注意观察，适可而止．2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确．3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以减小误差．4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧．描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线．5．记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位．六、误差分析1．钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带

4、来误差．2．画图时描点及连线不准确也会带来误差．3．弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响而带来误差．练习1．(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是()A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验．他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸

5、长后的长度L，把L-L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图实-2-3中的()【解析】本题主要考查使用弹簧时应注意的问题，还有用图象法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系．(1)本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目，以改变对弹簧的拉力，来探索弹力与弹簧伸长的关系，所以选A、B．(2)由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x≠0，所以选C【答案】(1)AB(2)C2．做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验步骤如下：A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组

6、数据(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连结起来；B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度L0；C．将铁架台固定于桌子上(也可在横梁的另一侧挂上一定的配重)，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺；D．依次在弹簧下端挂上2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码；E．以弹簧伸长为自变量，写出弹力与伸长的关系式．首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数；甘运雄F．解释函数表达式中常数的物理意义;G．整理仪器．请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：．解析：根据实验的要求，步骧先后

7、顺序应为C、B、D、A、E、F、G．答案：CBDAEFG3．在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，将弹簧水平放置测其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在下端挂上钩码．实验过程在弹性限度内进行，用记录的外力F与弹簧的伸长x作F-X图线如图实-2-8所示，该图线不过原点的原因是解析：当未悬挂砝码时，由于弹簧自重的影响，造成弹簧的形变。4．某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验时，将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂，测出其自然长度；然后在其下端施加外力F，测出弹簧的总长度L，改变外力F的大小，测出几组数据，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图实-

8、2-10所示．(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)(1)由图可知该弹簧的自然长度为cm；(2)该弹簧的劲度系数为N/m．